Износостойкость металлов относится к способности материала противостоять повреждению поверхности, вызванному трением., истирание, влияние, и эрозия в процессе эксплуатации. В тяжелой промышленности, такой как горнодобывающая, цемент, производство стали, и перевалка сыпучих материалов, Износостойкость является важнейшим требованием к производительности для продления срока службы оборудования..

Самый промышленный износостойкие стали на основе углеродистой стали, а не нержавеющая сталь или чистые сплавы металлов. Это не случайно — это результат баланса между твердостью, прочность, расходы, и технологичность.

Почему износостойкая сталь — это в основном углеродистая сталь

1. Углерод является ключевым элементом твердости

Углерод является наиболее важным элементом стали для повышения твердости..

• Более высокое содержание углерода → более высокая твердость
• Более высокая твердость → лучшая устойчивость к истиранию

Из износостойких сталей (такие как AR400, АР450, АР500, NM -серия), Углеродистая сталь обеспечивает базовую структуру, которую можно термообработан до твердой мартенситной фазы.

2. Термическая обработка лучше всего подходит для углеродистой стали

Износостойкие стали в значительной степени зависят от:

• закалка
• Закалка

Углеродистая сталь очень хорошо реагирует на эти процессы.:

• Образует твердую мартенситную микроструктуру.
• Обеспечивает высокую твердость поверхности. (360–540+ HBW)
• Сохраняет эксплуатационную прочность после отпуска.

Это сложно и неэффективно во многих неуглеродных системах..

3. Баланс между твердостью и прочностью

Износостойкость – это не только твердость, она также требует прочности..

Углеродистая сталь позволяет:

• Твердая поверхность, устойчивая к истиранию
• Прочный сердечник, поглощающий удары
• Контролируемая трещиностойкость

Этот баланс важен для горнодобывающей и тяжелой техники..

4. Экономическая эффективность

Углеродистая сталь:

• Широко доступен
• Легко производить в больших пластинах.
• Более низкая стоимость, чем у высоколегированных или нержавеющих сталей.

Для крупномасштабного промышленного использования, стоимость является основным фактором:

• Горнодобывающие лайнеры
• Дробильные пластины
• Изнашиваемые детали конвейера

Использование высоколегированных сталей было бы слишком дорого для этих целей..

5. Легированная сталь улучшает углеродистую сталь, Не заменяет его

Износостойкие стали — это не чисто углеродистая сталь. легированные углеродистые стали.

Общие добавленные элементы:

Эти сплавы улучшают характеристики углеродистой стали, но сохраняют углеродистую сталь в качестве основы..

Почему нержавеющая сталь не используется для обеспечения износостойкости

Хотя нержавеющая сталь обладает коррозионной стойкостью., он не идеален для применений, связанных с износом:

• Меньшая поверхностная твердость по сравнению со сталями AR.
• Дороже
• Разработан для защиты от коррозии, не истирание
• Более быстрый износ в условиях сильного истирания

Пример:

• 304 нержавеющая сталь: ~150–200 HBW
• сталь AR400: ~360–440 HBW

Этот большой разрыв в твердости объясняет разницу в характеристиках износа..

Как углеродистая сталь достигает износостойкости

Износостойкая углеродистая сталь работает по трем основным механизмам.:

1. Твердая мартенситная структура

После закалки:

• Аустенит превращается в мартенсит
• Создает очень твердую структуру поверхности.
• Устойчив к порезам и царапинам

2. Контролируемое легирование

Такие элементы, как Cr, Мин., и Мо:

• Укрепить стальную матрицу
• Повышение устойчивости к износу
• Уменьшить деформацию под напряжением

3. Упрочнение работы (в некоторых классах)

В марганцевых сталях (Мн13, МН18):

• Поверхность становится более твердой во время удара
• Продлевает срок службы в условиях динамического износа

Промышленное значение износостойкой стали на основе углерода

Износостойкие стали на основе углерода широко используются, поскольку они обеспечивают:

• Высокая износостойкость
• Высокая ударопрочность
• Простота изготовления (резка, сварка)
• Экономичное крупносерийное производство

Общие приложения

Горнодобывающая промышленность

• Ковры экскаватора
• Вкладыши дробилки
• Бункерные и желобные системы

Цементная промышленность

• Шлифовальное оборудование
• Вкладыши печи
• Системы транспортировки материалов

Сталелитейная промышленность

• Аглофабрики
• Системы обработки кокса
• Износные пластины конвейера

Обработка сыпучих материалов

• Обивка кузова грузовика
• Бункеры для хранения
• Трансферные желоба